寶鋼一煉鋼區域原有1#RH和2#RH共2套RH精煉裝置, 隨著4 號高爐的投產, 一煉鋼每年目標鋼產量將達到800萬噸以上, 同時隨著寬厚板及1800冷軋的投產, 一煉鋼RH 精煉處理的品種鋼比例將進一步提高, 一煉鋼RH 精煉處理能力將很難滿足生產及市場要求, 在此背景上, 寶鋼在一煉鋼新增了一套4#RH 真空脫氣爐外精煉裝置。

        4#RH采用了自主集成的方式, 設備上以國產為主, 引進國外少量關鍵設備和配套件, 使這套真空脫氣設備達到并具備國際先進的高效能精煉技術的水平, 其中真空泵系統的能力達到67Pa時1500kg/h 的抽氣量, 是目前國內鋼廠中具有最大抽氣能力的真空脫氣裝置。在此套真空泵系統中, 采用了水環泵—水蒸汽真空泵的泵組形式, 由于使用了水環泵, 所以在實際的運行中可大大減少水蒸汽的耗量, 產生節能的效果。

        水環真空泵的工作原理闡述如下: 在泵體中裝有適量的水作為工作液, 當葉輪按圖中順時針方向旋轉時, 水被葉輪拋向四周, 由于離心力的作用, 水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環。水環的下部分內表面恰好與葉輪輪轂相切, 水環的上部內表面剛好與葉片頂端接觸( 實際上葉片在水環內有一定的插入深度) 。此時葉輪輪轂與水環之間形成一個月牙形空間,而這一空間又被葉輪分成和葉片數目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0°為起點, 那么葉輪在旋轉前180° 時小腔的容積由小變大, 且與端面上的吸氣口相通, 此時氣體被吸入, 當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕; 當葉輪繼續旋轉時, 小腔由大變小, 使氣體被壓縮; 當小腔與排氣口相通時, 氣體便被排出泵外。水環泵的特點是結構簡單, 制造精度要求不高, 容易加工。操作簡單, 維修方便。另外泵腔內沒有金屬摩擦表面, 無須對泵內進行潤滑。轉動件和固定件之間密封可直接由水封來完成。

        蒸汽噴射泵是以靠從拉瓦爾噴咀中噴出的高速水蒸汽流來攜帶氣的, 故有如下特點:無機械運動部分, 不受摩擦、潤滑、振動等條件限制, 因此可制成抽氣能力很大的泵。工作可靠, 使用壽命長。結構簡單、重量輕, 占地面積小。但耗費蒸汽和水。

        單純的水環泵獲得的真空度低, 一般單級水環泵的極限壓力只能達到8～2 kPa, 遠不能滿足系統的要求, 而單純的蒸汽噴射真空泵通過多級串聯能達到較高的真空度, 但存在蒸汽耗量大,如果蒸汽供應不足對系統影響很大。所以蒸汽噴射泵串聯水環泵既可獲得要求的真空度, 又能使蒸汽的耗量大大減少。

        典型的水環泵—蒸汽噴射泵和多級蒸汽噴射泵的系統組成如圖所示。

圖2 典型的水環泵——蒸汽噴射泵簡易流程圖

圖3 典型的多級蒸汽噴射泵簡易流程圖

       在水環泵—蒸汽噴射泵系統中, 水環泵替代第4 級泵成為末級泵, 在蒸汽使用上, 1B、2B 和3E 需使用蒸汽, 在多級蒸汽噴射泵系統中1B、2B、3E、4E都需使用蒸汽。所以水環泵—蒸汽噴射泵系統的蒸汽耗量比多蒸汽噴射泵系統的蒸汽耗量少, 而且水環泵的抽氣量大, 可以使前級的噴射泵的蒸汽耗量同比大大減少。所以從蒸汽節約角度看, 水環泵—蒸汽噴射泵系統是具有很大的優勢, 這也是寶鋼4#RH 采用這一系統構成形式的原因之一。4#RH 的真空泵系統的構成如圖四所示: 真空泵系統由二部分組成, 蒸汽噴射泵部分和水環泵部分。

        蒸汽噴射泵部分由五級蒸汽噴射真空泵系統組成, 帶有兩臺中間冷凝器、一臺末級冷凝器。增壓泵1B、2B、3B 呈“ 之”字形布置, 4EA、4EB、5EA、5EB 為垂直布置, 其中4EB 和5EB 分別與4EA 和5EA 并聯, 是預抽輔助泵, 作用是為了提高低真空段的抽氣能力和縮短抽氣時間。從第五級噴射泵排出的廢氣通過末級冷凝器AC 后經排氣管排到廠房外。各級泵及冷凝器通過泵間連管相連, 其中C1 和4EB、C2 和5EA、C2 和5EB 間設有氣動切斷閥。

圖4 4#RH的真空泵系統

       水環泵部分的抽氣管路從1C 和2C 中引出,在1C 引出管路處設有氣動切斷閥, 兩路管路合并成一路后經過廢氣過濾器, 廢氣過濾器中有過濾網, 可有效地將被抽氣體中的大顆粒部分過濾掉。VP1 和VP2 兩臺水環泵并聯布置, 其中配置均相同。每臺水環泵連接管道上安裝有入口切斷閥, 并在管路上安裝有啟動閥和氣鎮閥, 水環泵出口安裝有消音器, 可大大減少噪聲。被抽氣體通過消音器后排到廠房外。